Giáo trình Đo lường điện và Kỹ thuật đo

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ………… o0o………… GIÁO TRÌNH ĐO LƢỜNG ĐIỆN & KỸ THUẬT ĐO BIÊN SOẠN: Ths.NGUYỄN NGỌC TRUNG NGUYỄN ĐỨC LỢI TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2015 LỜI NÓI ĐẦU Đã từ lâu nhờ tiến khoa học công nghệ lĩnh vực vật liệu chế tạo, thiết bị điện tử đƣợc dùng lĩnh vực đo lƣờng, đƣợc giảm thiểu kích thƣớc, cải thiện tính ngày mở rộng phạm vi ứng dụng Giờ khơng có lĩnh vực từ dân đến qn mà khơng sử dụng đo lƣờng Đo lƣờng đƣợc ứng dụng rộng rãi lĩnh vực giao thông vận tải, sản xuất hàng tiêu dùng, bảo quản thực phẩm, y tế Môn học “Đo lƣờng điện Thiết bị đo” cung cấp cho ngƣời học kiến thức lĩnh vực đo lƣờng nhƣ đo áp, đo dịng, cơng suất, thơng số điện trở, điện cảm, điện dung, trở kháng toàn mạch Đây đại lƣợng điện thƣờng gặp q trình thiết kế thi cơng mạch điện nhƣ khắc phục, sửa chữa, cân chỉnh thông số mạch điện gặp cố, hƣ hỏng xảy hệ thống điện dân dụng, hệ thống công nghiệp hay mạch điện tử, điều khiển tự động Ngồi ra, mơn học cịn giúp sinh viên hiểu đƣợc cấu tạo, chế hoạt động, biết cách sử dụng thiết bị đo, dụng cụ đo cách nhằm hạn chế sai số, hƣ hỏng xảy qua trình đo lƣờng Bên cạnh đó, mơn học cịn giới thiệu cho sinh viên số loại dụng cụ đo cần thiết bƣớc đƣờng học tập nhƣ lập nghiệp sau nhƣ đồng hồ đo Volt kế, Ohm kế, Ampe kế, điện kế, đồng hồ đa VOM, máy sóng Oscilloscope Cuốn giáo trình đƣợc biên soạn dựa chƣơng trình khung đề cƣơng chi tiết “Đo lƣờng điện thiết bị đo” chƣơng trình đào tạo dành cho sinh viên hệ cao đẳng ngành điện, điện tử, tự động hóa đƣợc HỘI ĐỒNG THẨM ĐỊNH KHOA HỌC nhà trƣờng thông qua vào tháng 4/2015 Cuốn giáo trình chứa nội dung chƣơng theo trình tự mục tiêu thiết kế chƣơng trình Các học lý thuyết đƣợc biên tập chi tiết, cập nhật kiến thức có tính ứng dụng cao Giáo trình trình bày đơn giản, dễ hiểu, cuối chƣơng có phần câu hỏi ôn tập nhằm giúp ngƣời đọc củng cố kiến thức rèn luyện thêm kỹ Cuốn giáo trình đƣợc biên soạn cơng phu, phần có lời giải thích chi tiết đáp ứng đƣợc yêu cầu khả tự học, tự nghiên cứu sinh viên học theo tín Để tiếp thu tốt mơn học yêu cầu sinh viên cần trang bị đầy đủ kiến thức mơn nhƣ vật lý, tốn học, mạch điện Yêu cầu sinh viên cần đọc trƣớc tài liệu biên soạn, chuẩn bị nội dung cần thảo luận trƣớc đến lớp Mặc dù, nhóm biên soạn cố gắng, tận tâm nhƣng khơng tránh khỏi thiếu sót, mong đón nhận ý kiến đóng góp từ phía chun gia, độc giả để lần tái sau giáo trình hồn thiện Chân thành cảm ơn! Nhóm biên soạn MỤC LỤC CHƢƠNG : KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƢỜNG ( TIẾT ) 1.1 Đại lƣợng đo lƣờng 1.2 Chức năng, đặc điểm thiết bị đo 1.2.1 Chức thiết bị đo 1.2.2 Đặc điểm phƣơng pháp đo lƣờng: 1.3 Chuẩn hóa đo lƣờng 10 1.3.1 Các đơn vị điện hệ SI 11 1.3.2 Các cấp chuẩn hóa 12 1.4 Sai số đo lƣờng 13 1.4.1 Nguyên nhân gây sai số 13 1.4.2 Phân loại sai số phép đo 13 1.4.3 Các phƣơng pháp hạn chế sai số 14 1.5 Hệ số đo 15 CHƢƠNG : CÁC CƠ CẤU ĐO LƢỜNG ( tiết) 19 2.1 Cơ cấu thị kim - Từ điện - Điện từ - Điện động 20 2.1.1 Cơ cấu đo từ điện 20 2.1.2 Cơ cấu đo điện từ 23 2.1.3 Cơ cấu đo điện động 24 2.1.4 Cơ cấu đo cảm ứng 25 2.2 Thiết bị thị số 27 2.2.1 Cơ cấu thị số đèn khí: 28 2.2.2 Cơ cấu thị LED thanh: 28 2.2.3 Cơ cấu thị hình tinh thể lỏng LCD: 29 ĐO ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN 31 3.1 Đo dòng chiều (DC) xoay chiều (AC) 32 3.1.1 Đo dòng điện chiều 33 3.1.2 Đo dòng điện xoay chiều 34 3.1.3 Mở rộng tầm đo dòng điện DC AC 35 3.2 Đo điện áp AC - DC 38 3.2.1 Đo điện áp chiều 39 3.2.2 Đo điện áp xoay chiều 42 3.3 Volt kế điện tử DC 44 3.4 Volt kế điện tử đo AC 45 3.5 Ample kế điện tử đo AC-DC 45 Đo dòng DC: 46 Đo dòng AC: 46 : ĐO ĐIỆN TRỞ 48 4.1 Đo R V-kế A-kế 49 4.2 Cầu Wheatstone 50 4.3 Cầu đôi Kelvin 51 4.4 Đo R có trị số lớn 52 4.5 Đo điện trở nối đất 54 4.5.1 phƣơng pháp điện áp 54 4.5.2 Kỹ thuật đo điện trở nối đất 55 ĐO ĐIỆN DUNG, ĐIỆN CẢM, HỖ CẢM 58 5.1 Đo C, L M dùng Volt kế, Ample kế 59 5.1.1 Đo điện dung C dùng Volt kế, Ample kế 59 5.1.2 Đo điện cảm L dùng Volt kế, Ample kế 59 5.1.3 Đo hỗ cảm M dùng Volt kế, Ample kế 60 5.2 Đo C L dùng cầu đo 61 5.2.1 Đo điện dung 61 5.2.2 Đo cuộn cảm L 62 CÂU HỎI ÔN TẬP 66 CHƢƠNG : ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG (12 TIẾT) 67 6.1 Đo công suất chiều DC 68 6.2 Đo công suất AC pha 68 6.3 Đo công suất tải ba pha 69 6.4 Đo công suất phản kháng tải 69 6.4.1 Đo công suất phản kháng mạch pha: 70 6.4.2 Đo công suất phản kháng mạch pha: 70 6.5 Đo điện 72 6.6 Đo hệ số công suất: cos 73 6.7 Tần số kế 75 6.7.1 Đo tần số phƣơng pháp biến đổi thẳng: 76 6.7.2 Đo tần số phƣơng pháp so sánh: 77 6.8 Đo công suất, điện Walt met, công tơ điện 77 6.8.1 Đo công suất dùng Walt met 77 6.8.2 Đo lƣợng dùng công tơ điện 78 CHƢƠNG : DAO ĐỘNG KÝ (6 TIẾT) 84 7.1 Ống phóng điện tử 85 7.1.1 Cấu tạo ống phóng tia điện tử CRT (Cathode Ray Tube) : 85 7.1.2 Nguyên lý hiển thị hình ảnh 87 7.2 Các khối chức dao động ký 89 7.2.1 Sơ đồ khối chức hoạt động 89 7.2.2 Các khối chức 90 7.2.3 Thiết lập chế độ hoạt động cách điều khiển máy sóng 92 7.2.4 Điều khiển hình 93 7.2.5 Điều khiển theo trục đứng 94 7.2.6 Điều khiển theo trục ngang 95 7.3 Đầu đo 96 CHƢƠNG : MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐO THÔNG THƢỜNG (6 tiết) 101 8.1 V.O.Met (cơ điện, điện tử) 102 8.1.1 Đồng hồ vạn hiển thị kim 102 8.1.2 Đồng hồ vạn điện tử 102 8.1.3 Ƣu nhƣợc điểm loại đồng hồ vạn năng: 103 8.1.4 Ứng dụng VOM 104 8.2 Ample kế kềm 108 8.3 Megaohm met 109 8.4 Máy phát tín hiệu chuẩn cao tần, âm tần 111 8.4.1 Máy phát âm tần 111 8.4.2 Máy phát cao tần 112 8.4.3 Ứng dụng 113 Chƣơng 1: Khái niệm đo lƣờng CHƢƠNG : KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƢỜNG ( TIẾT ) Trong trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm vận hành, sửa chữa thiết bị điện, hay dùng để thay linh kiện điện tử… yêu cầu phải biết rõ thơng số đối tƣợng để có định phù hợp Sự đánh giá thông số quan tâm đối tƣợng nghiên cứu đƣợc thực cách đo đại lƣợng vật lý đặc trƣng cho thơng số Qua sinh viên tìm hiểu cách tính tốn sai số phép đo, chuẩn hóa đo lƣờng Trong chƣơng giới thiệu nội dung sau đây: 1.1 Đại lƣợng đo lƣờng 1.2 Chức năng, đặc điểm thiết bị đo 1.3 Chuẩn hóa đo lƣờng 1.4 Sai số đo lƣờng 1.5 Hệ số đo Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang Chƣơng 1: Khái niệm đo lƣờng 1.1 Đại lƣợng đo lƣờng Đo lƣờng trình đánh giá định lƣợng đại lƣợng cần đo để có kết số so với đơn vị đo Kết đo lƣờng (Ax) giá trị số, đƣợc định nghĩa tỉ số đại lƣợng cần đo (X) đơn vị đo (Xo): Kết đo đƣợc biểu diễn dƣới dạng: Ax = X X0 => X = Ax.X0 (1-1) Trong đó: X : đại lƣợng đo X0: đơn vị đo Ax: kết đo Từ (1.1) có phƣơng trình phép đo: X = Ax Xo , rõ so sánh X so với Xo, nhƣ muốn đo đƣợc đại lƣợng cần đo X phải có tính chất giá trị so sánh đƣợc, muốn đo đại lƣợng tính chất so sánh đƣợc thƣờng phải chuyển đổi chúng thành đại lƣợng so sánh đƣợc Ví dụ: U=220V; U-điện áp; 220- giá trị đo; V- đơn vị đo Đại lƣợng so sánh đƣợc với mẫu hay chuẩn đo đƣợc Nếu đại lƣợng khơng so sánh đƣợc phải chuyển đổi đại lƣợng so sánh đƣợc với mẫu hay chuẩn đo Đo lƣờng điện trình đánh giá định lƣợng đại lƣợng điện cần đo để có kết số so với đơn vị đo 1.2 Chức năng, đặc điểm thiết bị đo 1.2.1 Chức thiết bị đo Là thiết bị kĩ thuật dùng để gia cơng tín hiệu mang thơng tin đo thành dạng tiện lợi cho ngƣời quan sát Ví dụ: Đo nhiệt độ thiết bị chuyển dạng tín hiệu vật lý thành số hiển thị hình Thiết bị đo gồm nhiều loại: Thiết bị mẫu, thiết bị chuyển đổi đo lƣờng , dụng cụ đo , tổng hợp thiết bị đo lƣờng hệ thống thông tin đo lƣờng 1.2.2 Đặc điểm phƣơng pháp đo lƣờng: Phƣơng pháp đo việc phối hợp thao tác trình đo, bao gồm thao tác: xác định mẫu thành lập mẫu, so sánh, biến đổi, thể kết hay thị Các phƣơng pháp đo khác phụ thuộc vào phƣơng pháp nhận thông tin đo nhiều yếu tố khác nhƣ đại lƣợng đo lớn hay nhỏ, điều kiện đo, sai số, yêu cầu… Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang Chƣơng 1: Khái niệm đo lƣờng Tùy thuộc vào đối tƣợng đo, điều kiện đo độ xác yêu cầu phép đo mà ngƣời quan sát phải biết chọn phƣơng pháp đo khác để thực tốt trình đo lƣờng Có thể có nhiều phƣơng pháp đo khác nhƣng thực tế thƣờng phân thành loại phƣơng pháp đo phương pháp đo biến đổi thẳng phương pháp đo kiểu so sánh  Phƣơng pháp đo biến đổi thẳng + Định nghĩa: phƣơng pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu biến đổi thẳng, nghĩa khơng có khâu phản hồi + Q trình thực hiện: Đại lƣợng cần đo X qua khâu biến đổi để biến đổi thành số NX, đồng thời đơn vị đại lƣợng đo XO đƣợc biến đổi thành số NO Tiến hành trình so sánh đại lƣợng đo đơn vị (thực phép chia NX/NO), Thu đƣợc kết đo: AX = X/XO = NX/NO (1.2) Hình 1.1 Lƣu đồ phƣơng pháp đo biến đổi thẳng Quá trình đƣợc gọi trình biến đổi thẳng, thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo biến đổi thẳng Tín hiệu đo X tín hiệu đơn vị XO sau qua khâu biến đổi (có thể hay nhiều khâu nối tiếp) đƣợc qua biến đổi tƣơng tự - số A/D để có NX NO , qua khâu so sánh có NX/NO Dụng cụ đo biến đổi thẳng thƣờng có sai số tương đối lớn tín hiệu qua khâu biến đổi có sai số tổng sai số khâu, dụng cụ đo loại thƣờng đƣợc sử dụng độ xác yêu cầu phép đo không cao  Phƣơng pháp đo kiểu so sánh: + Định nghĩa: phƣơng pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu mạch vịng, nghĩa có phản hồi + Q trình thực hiện: Đại lƣợng đo X đại lƣợng mẫu XO đƣợc biến đổi thành đại lƣợng vật lý thuận tiện cho việc so sánh Q trình so sánh X tín hiệu XK (tỉ lệ với XO) diễn suốt trình đo, hai đại lƣợng đọc kết XK có đƣợc kết đo Quá trình đo nhƣ gọi trình đo kiểu so sánh Thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo kiểu so sánh (hay gọi kiểu bù) Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang Chƣơng 1: Khái niệm đo lƣờng Hình 1.2 Lƣu đồ phƣơng pháp đo kiểu so sánh + Các phƣơng pháp so sánh: so sánh SS thực việc so sánh đại lƣợng đo X đại lƣợng tỉ lệ với mẫu XK, qua so sánh có: ΔX = X - XK Tùy thuộc vào cách so sánh mà có phƣơng pháp sau:  So sánh cân bằng: Quá trình thực hiện: đại lƣợng cần đo X đại lƣợng tỉ lệ với mẫu XK = NK.XO đƣợc so sánh với cho ΔX = 0, từ suy X = XK = NK.XO, suy kết đo: AX = X/XO = NK (1.3) Trong trình đo, XK phải thay đổi X thay đổi để đƣợc kết so sánh ΔX = từ suy kết đo Độ xác: phụ thuộc vào độ xác XK độ nhạy thiết bị thị cân (độ xác nhận biết ΔX = 0) Ví dụ: cầu đo, điện kế cân kiểu so sánh cân  So sánh khơng cân bằng: Q trình thực hiện: đại lƣợng tỉ lệ với mẫu XK khơng đổi biết trƣớc, qua so sánh có đƣợc ΔX = X - XK, đo ΔX có đƣợc đại lƣợng đo X = ΔX + XK từ có kết đo: AX = X/XO = (ΔX + XK)/XO (1.4) Độ xác: độ xác phép đo chủ yếu độ xác XK định, ngồi cịn phụ thuộc vào độ xác phép đo ΔX, giá trị ΔX so với X (độ xác phép đo cao ΔX nhỏ so với X) Phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để đo đại lƣợng không điện Ví dụ: Nhƣ đo ứng suất (dùng mạch cầu không cân bằng), đo nhiệt độ…  So sánh không đồng thời: Quá trình thực hiện: dựa việc so sánh trạng thái đáp ứng thiết bị đo chịu tác động tƣơng ứng đại lƣợng đo X đại lƣợng tỉ lệ với mẫu XK, hai trạng thái đáp ứng suy X = XK (1.5) Đầu tiên dƣới tác động X gây trạng thái đo thiết bị đo, sau thay X Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang Chƣơng 1: Khái niệm đo lƣờng đại lƣợng mẫu XK thích hợp cho gây trạng thái nhƣ X tác động, từ suy X = XK Nhƣ rõ ràng XK phải thay đổi X thay đổi Độ xác: phụ thuộc vào độ xác XK Phƣơng pháp xác thay XK X trạng thái thiết bị đo giữ nguyên Thƣờng giá trị mẫu đƣợc đƣa vào khắc độ trƣớc, sau qua vạch khắc mẫu để xác định giá trị đại lƣợng đo X Ví dụ: Thiết bị đo theo phƣơng pháp thiết bị đánh giá trực tiếp nhƣ vônmét, ampemét thị kim  So sánh đồng thời: Quá trình thực hiện: so sánh lúc nhiều giá trị đại lƣợng đo X đại lƣợng mẫu XK, vào giá trị suy giá trị đại lƣợng đo Ví dụ: xác định độ dài 1inch mm: lấy thƣớc có chia độ mm (mẫu), thƣớc theo inch (đại lƣợng cần đo), đặt thƣớc có điểm trùng nhau, đọc điểm trùng là: 127mm inch, 254mm 10 inch, từ có đƣợc:1 inch = 127/5 = 254/10 = 25,4 mm Trong thực tế thƣờng sử dụng phƣơng pháp để thử nghiệm đặc tính cảm biến hay thiết bị đo để đánh giá sai số chúng Từ phƣơng pháp đo có cách thực phép đo là:     Đo trực tiếp : kết có sau lần đo Đo gián tiếp: kết có phép suy từ số phép đo trực tiếp Đo hợp bộ: nhƣ gián tiếp nhƣng phải tính tốn có kết Đo thống kê: đo nhiều lần lấy giá trị trung bình có kết 1.3 Chuẩn hóa đo lƣờng Đơn vị đo giá trị đơn vị tiêu chuẩn đại lƣợng đo đƣợc quốc tế qui định mà quốc gia phải tuân thủ Trên giới ngƣời ta chế tạo đơn vị tiêu chuẩn đƣợc gọi chuẩn Ví dụ: Chuẩn ”Ampe” dịng điện giải phóng 0,00111800 gam bạc khỏi dung dịch nitrat thời gian giây Cấp xác chuẩn cỡ 0,001% Hệ thống đơn vị bao gồm hai nhóm: Đơn vị bản: đƣợc thể đơn vị chuẩn với độ xác cao mà khoa học kỹ thuật đại thực đƣợc Đơn vị kéo theo: đơn vị có liên quan đến đơn vị đo thể qua biểu thức Hiện có nhiều hệ thống đơn vị đo khác đƣợc sử dụng tùy quốc gia, lĩnh vực áp dụng: - Hệ SI (System International) Hệ CGS (Centimeter Gramme Second) Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 10 Chƣơng 8: Một số thiết bị thông dụng - Đo độ tự cảm độ tự cảm mạch điện Kiểm tra Diode Transistor , có ích cho sửa chữa mạch điện Hỗ trợ cho đo nhiệt độ cặp nhiệt Đo tần số trung bình, khuếch đại âm thanh, để điều chỉnh mạch điện radio Nó cho phép nghe tín hiệu thay cho nhìn thấy tín hiệu (nhƣ dao động kế) Dao động kế cho tần số thấp, có vạn kế có giao tiếp với máy tính Bộ kiểm tra điện thoại Bộ kiểm tra mạch điện ô tô Lƣu giữ số liệu đo đạc (ví dụ hiệu điện thế) Hình 8.2 Hình dáng cấu trúc bên VOM số Việc lựa chọn đơn vị đo, thang đo hay vi chỉnh thƣờng đƣợc tiến hành nút bấm, hay cơng tắc xoay, có nhiều nấc, việc cắm dây nối kim đo vào lỗ Nhiều vạn kế đại tự động chọn thang đo 8.1.3 Ƣu nhƣợc điểm loại đồng hồ vạn năng: Đồng hồ hiển thị kim: * Ƣu điểm: - Đƣợc dùng chủ yếu để kiểm tra linh kiện bán dẫn (đi-ốt, transistor, MOSFET…) hoạt động hay khơng, dễ quan sát - Có thể đƣợc dùng để kiểm tra nhanh hƣ hỏng linh kiện mạch điện tử - Dễ mua có nhiều giá bán cho ngƣời dùng lựa chọn từ giá rẻ đắt *Nhƣợc điểm: - Dễ hỏng kim mạch điện tử bên không sử dụng cách - Khó đọc giá trị số nhƣ điện áp, dòng điện, giá trị điện trở Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 103 Chƣơng 8: Một số thiết bị thơng dụng - Độ xác không cao Đồng hồ đo hiển thị số: * Ƣu điểm: - Dễ dàng đọc theo dõi giá trị số hiển thị hình - Độ xác cao - Độ bền cao - Đƣợc trang bị thêm chức cao cấp khác nhƣ đo tần số, đo điện dung v v *Nhƣợc điểm: - Đắt tiền - Khó dùng để kiểm tra nhanh hƣ hỏng linh kiện điện tử 8.1.4 Ứng dụng VOM  Đo điện áp DC AC Khi đo điện áp chiều DC, ta nhớ chuyển thang đo thang DC, đo ta đặt que đỏ vào cực dƣơng (+) nguồn, que đen vào cực âm (-) nguồn, để thang đo cao điện áp cần đo Ví dụ: Nếu đo áp DC 110V ta để thang DC 250V, trƣờng hợp để thang đo thấp điện áp cần đo => kim báo kịch kim, dễ bị hỏng đồng hồ Trƣờng hợp để thang cao => kim báo thiếu xác Nếu ta để sai thang đo, đo áp chiều nhƣng ta để đồng hồ thang xoay chiều đồng hồ báo sai, thông thƣờng giá trị báo sai cao gấp lần giá trị thực điện áp DC, nhiên đồng hồ khơng bị hỏng Hình 8.3: Kiểm tra nguồn Pin Tƣơng tự, đo điện áp xoay chiều ta chuyển thang đo thang AC, để thang AC cao điện áp cần đo nấc Ví dụ: đo điện áp AC220V ta để thang AC 250V Chú ý: Tuyết đối không để thang đo điện trở hay thang đo dòng điện đo vào điện áp xoay chiều => Nếu nhầm đồng hồ bị hỏng Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 104 Chƣơng 8: Một số thiết bị thông dụng  Kiểm tra thơng mạch Hình 8.4: Kiểm tra thơng mạch, hở mạch Nếu đoạn mạch thơng VOM phát tiếng kêu beep beep liên tục, đoạn mạch bị đứt nghĩa bị hở mạch, dịng khơng qua đƣợc ta khơng nghe tiếng beep phát  Đo điện trở : ta chọn thang đo cho kim báo gần vị trí vạch số cho độ xác cao Hình 8.5: Đo giá trị điện trở Ta dùng thang đo OHM để kiểm tra tốt xấu quang trở Hình 8.6 : Kiểm tra quang trở Ngồi ra, ta dùng thang điện trở để kiểm tra độ phóng nạp hƣ hỏng tụ điện, đo Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 105 Chƣơng 8: Một số thiết bị thông dụng tụ điện, tụ gốm ta dùng thang đo x1K ohm 10K ohm, tụ hóa ta dùng thang x1Ohm x 10 Ohm Dùng thang đo dòng Để đo dòng điện đồng hồ vạn năng, ta đo đồng hồ nối tiếp với tải tiêu thụ ý đo đƣợc dòng điện nhỏ giá trị thang đo cho phép, ta thực theo bƣớc sau Bƣớc : Đặt đồng hồ vào thang đo dòng cao Bƣớc 2: Đặt que đồng hồ nối tiếp với tải, que đỏ chiều dƣơng, que đen chiều âm Nếu kim lên thấp giảm thang đo Nếu kim lên kịch kim tăng thang đo, thang đo để thang cao đồng hồ khơng đo đƣợc dịng điện Chỉ số kim báo cho ta biết giá trị dòng điện Hình 8.7: Đo dịng điện qua bóng tải bóng đèn Hình 8.8: Xác định chân B, C, E transistor Chế độ phân cực thuận đồng hồ số Ohm ( kim lên ), phân cực nghịch đồng hồ số Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 106 Chƣơng 8: Một số thiết bị thơng dụng OL ( Kim khơng lên ) Hình 8.9: Kiểm tra Diode chế độ phận cực thuận nghịch Với đồng hồ VOM số ngày cịn có chức đo đƣợc dạng sóng tín hiệu, để đo tín hiệu vào ta nối theo sơ đồ , thang đo để thang điện áp Hình 8.10: Đo dạng sóng tín hiệu vào mạch khuếch đại  Kiểm tra tính tốt xấu Relay Hình 8.11: Kiểm tra hoạt động Relay Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 107 Chƣơng 8: Một số thiết bị thông dụng 8.2 Ample kế kềm Trong dòng điện xoay chiều, từ trƣờng biến thiên sinh dịng điện gây cảm ứng điện từ lên cuộn cảm nằm gần dòng điện Đây chế hoạt động Ampe kế kìm Hình 8.12: Ample kế kềm dạng kim số - Chức đo: dòng áp xoay chiều, điện trở, tần số, nhiệt độ (chọn thêm đầu đo nhiệt), kiểm tra dẫn điện… - Có chức kiểm tra méo dạng sóng, đo giá trị đỉnh sóng Tính Ampe kềm Extech EX830: • Đo dịng điện điện áp AC/DC tới 1000mA; điện dung, tần số, đo nhiệt độ kiểu K • Đo True RMS với dịng điện điện áp: cung cấp xác số dạng sóng khơng phải hình sin • Đo dịng DC Zero • Kích thƣớc mở hàm lên tới 1.7 "(43mm) cho dây dẫn đến 750MCM hai 500MCM Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 108 Chƣơng 8: Một số thiết bị thơng dụng Hình 8.13: Cách dùng ample kềm đo cƣờng độ dòng điện lớn 8.3 Megaohm met Đây loại đồng hồ có điện áp đo cao so với đồng hồ Ohm kế Loại thông dụng có cấp điện áp nhƣ sau: Loại 500 VDC để đo thiết bị điện hạ Loại 2500V để đo thiết bị điện cao Ngồi cịn có loại 1000VDC, 5000VDC Để tạo điện áp cao đó, phải có phận phát cao áp Loại cũ sử dụng máy phát điện quay tay, loại dùng nghịch lƣu tần số cao có ổn áp Đối với loại dùng máy phát quay tay, phải sử dụng cấu đo kiểu tỷ lệ, máy phát có cấu ổn tốc kiểu ly hợp văng Với loại dùng nghịch lƣu tần số cao, dùng cấu đo kiểu từ điện Hình 8.14: Một số hình ảnh đồng hồ đo điện trở cách điện (MegaOhm mét) MegaOhm thƣờng dùng để kiểm tra độ cách điện pha vỏ động Thƣờng Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 109 Chƣơng 8: Một số thiết bị thơng dụng megaOhm có đầu kẹp vào thiết bị cần đo, cầm đầu vào gá vào đầu cịn lại thiết bị, sau nhấn nút đo, (nhớ đừng để tay chạm vào que đo, bị điện giật) Đồng hồ Megaohm có thêm mạch chống sai số dịng điện rị vỏ cáp đo cáp Chân Guard Hình 8.15: Cấu trúc bên Megaohm met Ví dụ 1: để đo pha A motor với vỏ, kẹp đầu vào pha A, đầu cịn lại ghì vào vỏ sau nhấn nút đo, kim lên số điện trở cách điện Ví dụ 2: Đo cách điện máy biến áp Đầu tiên, phải bảo đảm máy biến áp đƣợc cắt điện Phải kiểm tra lại máy cắt, dao cách ly đầu sơ cấp, thứ cấp , đƣợc mở Dao nối đất đƣợc đóng Đã treo bảng cấm đóng lên cần thao tác máy cắt, dao cách ly Kế tiếp, mở dây nối đất máy biến áp nhƣ nối đất trung tính Mở dây nối từ pha đến thiết bị song song nhƣ chống sét van, tụ điện, máy phát điện, máy biến áp khác nối trực tiếp vào máy Đo điện trở cách điện phần nhƣ sau: Đối với máy cuộn dây: - Đo cao - đất Đo hạ - đất Đo cao - hạ Đối với máy cuộn dây: - Đo cao - đất - Đo trung - đất - Đo hạ - đất Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 110 Chƣơng 8: Một số thiết bị thông dụng - Đo cao - trung Đo cao - hạ Đo trung - hạ Đối với trung cao thế, phải đo megohmmet 2500V 5000V Đo trị số 15 giây trị số 60 giây Giá trị tiêu chuẩn R60 tỷ số R60/R15 đƣợc quy định tùy theo cấp điện áp công suất Đối với cuộn dây hạ - đất, đo megohmmet 500V, không cần lấy hệ số hấp thu Đo xong trị số, phải nối ngắn mạch để xả hết điện tích phần cách điện đo Thí dụ đo cao - đất, phải nối cao với đất Đo cao - hạ phải nối ngắn mạch cao - hạ Sau đo xong, phải bảo đảm nối lại tất dây tháo vào vị trí nó, chắn, bảo đảm tiếp xúc tốt Gỡ bảng cấm đóng khỏi cần thao tác 8.4 Máy phát tín hiệu chuẩn cao tần, âm tần Máy phát tín hiệu hay máy tạo sóng đo lƣờng nguồn tạo tín hiệu chuẩn biên độ, tần số dạng sóng dùng thử nghiệm đo lƣờng Các máy tạo sóng phịng thí nghiệm có dạng sau:      Máy tạo sóng sin tần thấp LF (low frequency); Máy tạo sóng sin tần số vô tuyến RF (radio frequency); Máy tạo hàm; Máy phát xung; Máy phát tần số quét, máy phát tín hiệu thử nghiệm 8.4.1 Máy phát âm tần Máy phát âm tần thƣờng dùng để tạo tín hiệu có băng thơng rộng, dạng sóng đa dạng nhƣ dạng sóng sin, vng, tam giác Hình 8.16: Máy phát âm tần tạo sóng chuẩn Độ phân giải lấy mẫu: µSa/s Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 111 Chƣơng 8: Một số thiết bị thông dụng - Độ phân giải giá trị: 16bits - Thời gian ổn định: < 200 ns tới 0.5% giá trị đặt - Các dạng sóng ra: Sóng Sin, vng, tam giác, xung, cƣa, nhiễu Gaussian, PRBS, DC - Các dạng điều chế: AM, FM, PM, FSK, BPSK, PWM, tổng sóng mang + điều chế - Chế độ quét: Tuyến tính, lôgarit, theo danh sách - Nhiễu xuyên kênh: < -85 dB - Thời gian lập trình chuyển đổi hàm: 5ms - Tƣơng thích EMC: IEC/EN 61326-1; CISPR Pub 11 Group 1, class A; AS/NZS CISPR 11; ICES/NMB-001; ICES-001 - Tiêu chuẩn an toàn điện: UL 61010-1, CSA C22.2 61010-1, IEC 61010-1:2001 - Nguồn điện: 100 V - 24050/60 Hz -5%, +10%; 100 V - 120 V 400 Hz ±10% 8.4.2 Máy phát cao tần Các máy tạo tín hiệu RF thƣờng có dải tần số từ kHz đến 100 kHz, với mức điện áp điều chỉnh từ - 10V Các máy tạo hàm thƣờng máy phát RF với dạng sóng đặc trƣng sóng vng, sóng tam giác sóng hình sin Một số loại máy phát điển hình Hình 8.17: Máy phát xung phịng thí nghiệm Máy phát tín hiệu chuẩn AM/FM 10kHz~1040MHz • Các chức hiệu chỉnh tự chẩn đốn • Lắp sẵn mạch bảo vệ nguồn ngƣợc (tối đa 25W) Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 112 Chƣơng 8: Một số thiết bị thơng dụng Hình 8.18: Máy phát tín hiệu AM/FM 1040 MHz 8.4.3 Ứng dụng Tùy theo dạng sóng tần số cao thấp đƣợc tạo mà máy phát tín hiệu đƣợc sử dụng với mục đích sau: - Tín hiệu sóng sin dùng để đo thử hệ số khuyếch đại mạch khuyếch đại - Sóng vng đo thử đáp ứng tần số thấp tần số cao mạch khuyếch đại nhờ máy sóng Độ nghiêng phần đỉnh ngang xung cho biết đáp ứng tần số thấp mạch khuyếch đại Sự thay đổi thời gian tăng thời gian giảm (tức sƣờn xung) cạnh xung cho biết đáp ứng tần số cao mạch khuyếch đại Các xung sử dụng đểđo thử cổng số - Các sóng tam giác dùng để đo thử độ tuyến tính mạch mà sóng tam giác truyền qua Bất kỳ méo dạng cạnh tam giác, quan sát hình máy sóng, cho biết độ khơng tuyến tính đƣợc tạo mạch khuyếch đại - Tín hiệu cƣa đƣợc dùng để đo thử tạo sóng quét mạch khuyếch đại qt máy thu hình, máy sóng monitor Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 113 Chƣơng 8: Một số thiết bị thông dụng CÂU HỎI ƠN TẬP TỰ LUẬN Câu 1) Trình bày tính đồng hồ VOM Câu 2) Cho biết cách dùng VOM để đo dòng DC Câu 3) Cho biết cách dùng VOM để đo dòng AC Câu 4) Cho biết cách dùng VOM để đo áp DC Câu 5) Cho biết cách dùng VOM để đo áp AC Câu 6) Trình bày cách đo điện trở đất, điện trở cách điện Câu 7) Khi sử dụng ample kềm cho biết vài ứng dụng TRẮC NGHIỆM Câu 8) Để đo dịng mở máy động cơ, ta nên dùng a) VOM b) Ohm kế c) Volt kế d) Ample kềm Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 114 PHỤ LỤC BẢNG TRA THUẬT NGỮ STT TÊN TIẾNG ANH Electronic scilloscope LF (low frequency) RF (radio frequency) Ý NGHĨA Đồng hồ sóng – Dao động ký Tần số thấp Tần số vô tuyến Monitor AM (Amplitude modulation) FM (frequency modulation) Màn hình Điều chế theo biên độ Điều chế theo tần số PM (Phase modulation ) FSK (Frequency-shift keying) Điều chế theo pha Điều chế số theo tần số tín hiệu 10 Measurement PWM (Pulse-width modulation) Đo lƣờng Điều chế độ rộng xung 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 CRT (Cathode-Ray Tube) Vertical Horizontal Trigger Focus Intensity Invert Rise time Fall time Pulse width ADC (Analog to Digital converter) DAC (Digital to Analog converter) Capacitor ( C ) Resistor ( R ) Series circuits Parallel circuits VOM (Volt - Ohm Meter or multimeter) SI (System International) National Standard Zone Standard Laboratory Standard Ống phóng điện tử chân không Phần điều khiển theo trục đứng Phần điều khiển theo trục ngang Mạch điều khiển đồng Lấy độ nét Lấy độ sáng Đảo (dạng sóng) Thởi gian cạnh lên xung Thởi gian cạnh xuống xung Độ rộng xung Chuyển đổi tín hiệu tƣơng tự sang số Chuyển đổi tín hiệu số sang tƣơng tự Điện dung (của tụ ) Điện trở Dòng điện mạch mắc nối tiếp Dòng điện mạch mắc song song Đồng hồ đo vạn Hệ thống đo lƣờng quốc tế Chuẩn đo lƣờng quốc gia Chuẩn đo lƣờng khu vực Chuẩn đo lƣờng phịng thí nghiệm Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 115 PHỤ LỤC BẢNG CHỨC NĂNG SỬ DỤNG DAO ĐỘNG KÝ CH I/II DUAL ADD effect of setting OUT OUT OUT normal operation: only CH I displayed, triggering from CH I IN OUT OUT only CH II displayed, triggering from CH II OUT IN OUT CH I and CH II displayed on alternate sweeps, triggering from CH I IN IN OUT CH I and CH II displayed on alternate sweeps, triggering from CH II OUT OUT IN CH I and CH II signals added together to produce a single trace, triggering from CH I IN OUT IN CH I and CH II signals added together to produce a single trace, triggering from CH II OUT IN IN CH I and CH II displayed simultaneously, triggering from CH I IN IN IN CH I and CH II displayed simultaneously, triggering from CH II Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình “ Đo lƣờng điện thiết bị đo” dành cho hệ cao đẳng, khối ngành công nghệ [2] Nguyễn Ngọc Tân “Kỹ thuật đo 1,2”, NXB KHKT [3] Nguyễn Ngọc Tân “Kỹ thuật đo” NXB KHKT [4] David A.Bell “Electronic Instrumentatio and Measurements Prentic Hall International Edition” [5] Larry D.Jone and Foster Chin, “Electronic Instrumentatio and Measurements” [6] Clyde F.Coombs Jr Edition Chief, “Electronic Intrument Handbook”, Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 117 ... diode Led đo? ??n có loại a) loại b) loại c) loại d) loại Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang 30 Chƣơng 3: Đo điện áp dòng điện ĐO ĐIỆN ÁP VÀ DÕNG ĐIỆN Trong đại lƣợng điện , đại lƣợng dòng điện điện... chuyển dòng điện đo thành điện áp đo, điện áp đo đƣa vào vơn kế điện tử Sau chuyển đổi dịng AC sang điện áp AC dùng phƣơng pháp đo điện áp AC nhƣ đề cập phần Khoa Kỹ thuật Điện – Điện tử Trang... suốt trình đo, hai đại lƣợng đọc kết XK có đƣợc kết đo Quá trình đo nhƣ gọi trình đo kiểu so sánh Thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo kiểu so sánh (hay gọi kiểu bù) Khoa Kỹ thuật Điện – Điện